DE3714915A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von synthesegas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Her­ stellung von Synthesegas durch teilweise Verbrennung eines feinzerteilten festen Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffs mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in einem Reaktor, bei welchem flüssige Schlacke, die während der teilweisen Ver­ brennung gebildet wird, über einen Auslaß im Boden des Re­ aktors entfernt und unter Schwerkraft über eine Schlacken­ abgabeeinrichtung in ein Wasserbad oder ein Schlacken­ abkühl- oder Schlackenabschreckgefäß geführt wird, wo sie durch Abkühlen oder Abschrecken verfestigt wird.

Die teilweise Verbrennung von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltenden Brennstoff mit im wesentlichen reinem Sauerstoff als Sauerstoff enthaltendes Gas führt zu einem Synthesegas, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Wenn das Sauerstoff enthaltende Gas Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft ist, ent­ hält das gebildete Synthesegas selbstverständlich auch eine beträchtliche Menge an Stickstoff. Unter feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltendem Brennstoff ist allgemein Kohle, wie Steinkohle, oder ein anderer fester Brennstoff zu verstehen, wie beispielsweise Braunkohle, Torf, Holz, Koks, Ruß usw., jedoch können auch Gemische aus Flüssigkeit oder Gas und teilchenförmigen festen Brennstoffen verwen­ det werden.

Vorteilhaft wird auch ein Moderator oder Dämpfungs- bzw. Bremsmittel in den Reaktor eingeführt. Der Zweck des Moderators besteht darin, einen Brems- oder Dämpfungseffekt auf die Temperatur im Reaktor auszuüben. Dies wird gewähr­ leistet durch endotherme Reaktion zwischen dem Moderator und den Reaktionsteilnehmern und/oder den Produkten der Synthe­ segasherstellung. Zweckentsprechende Moderatoren sind Dampf und Kohlendioxid.

Die Vergasung wird vorteilhaft bei einer Temperatur im Bereich von 1200 bis 1700°C und bei einem Druck im Be­ reich von 1 bis 200 bar ausgeführt.

Der Reaktor, in welchem Synthesegas hergestellt wird, kann irgendeine zweckentsprechende Gestalt haben.

Die Zufuhr von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltendem Brennstoff und Sauerstoff enthaltendem Gas zum Reaktor kann in irgendeiner Weise erfolgen, die für den be­ absichtigten Zweck geeignet ist, und sie wird nicht im ein­ zelnen beschrieben.

Bei der teilweisen Verbrennung gebildete flüssige Schlacke tropft nach unten und wird über den Auslaß abge­ zogen, der im Reaktorboden angeordnet ist.

Um die Schlacke aus dem Vergasungsprozeß zu ent­ fernen, ist es bereits bekannt, ein Abschreckwasserbad oder Abkühlwasserbad bzw. ein Schlackenabschreckgefäß oder ein Schlackenabkühlgefäß vorzusehen, welches unter dem Reaktor angeordnet und mit diesem auf irgendeine Weise ver­ bunden ist, die für den gewünschten Zweck geeignet ist, wo­ bei in dem Wasserbad bzw. in dem Schlackenabkühlgefäß die als Folge ihrer Schwerkraft sich nach unten bewegende Schlac­ ke aufgefangen oder abgkühlt bzw. abgeschreckt wird und Schlackenkörner oder Schlackenagglomerationen bildet. Nach einer solchen Granulation wird die Schlacke aus dem Wasser­ bad oder dem Schlackenabkühlgefäß periodisch oder kontinuier­ lich entfernt mittels üblicher Anordnungen.

Dies kann beispielsweise ausgeführt werden mittels eines Sperrtrichters, aus welchem verfestigte Schlacke par­ tienweise aus dem Vergasungssystem ausgeschwemmt oder aus­ gewaschen wird.

Während des Auswaschkreislaufes ist der Sperrtrich­ ter von dem Vergasungssystem isoliert bzw. getrennt, und zwar durch Schließen von einem oder mehreren Ventilen in der Verbindungsleitung zwischen dem Schlackenabkühlgefäß und dem Sperrtrichter.

Jedoch sammelt sich die Schlacke, die in der Zwi­ schenzeit bei dem Prozeß der teilweisen Verbrennung er­ zeugt wird, in dem Schlackenabkühlgefäß oberhalb dieser Ventile an, wo sie das Bestreben zeigt, an dem engen Spalt gerade über den genannten Ventilen Brücken zu bilden.

Es hat sich jedoch als sehr schwierig gezeigt zu erreichen, daß die Schlacke in den Sperrtrichter fällt, nachdem der Sperrtrichter erneut mit dem Vergasungssystem verbunden worden ist.

Selbst Wasserstrahldüsen für Rührzwecke haben sich als nicht erfolgreich erwiesen. Es ist daher ein Zweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen zum Herstellen von Synthesegas durch teilweise Verbrennung von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltenden Brenn­ stoff, bei welchem die flüssige Schlacke, die während der teilweisen Verbrennung gebildet ist, in sehr wirksamer Weise aus dem Schlackenabkühlgefäß bequem entfernt werden kann.

Es ist ein anderer Zweck der Erfindung, einen schnellen Leistungstest der Ventile zwischen dem Schlacken­ abkühlgefäß und dem Sperrtrichter zu schaffen.

Die Erfindung schafft daher ein Verfahren für die Herstellung von Synthesegas durch teilweise Verbrennung von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltendem Brennstoff mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in einem Reaktor, bei welchem während der teilweisen Verbrennung gebildete flüs­ sige Schlacke in ein Wasserbad oder in ein Schlackenabkühl­ gefäß fällt, wo sie sich verfestigt und von welchem sie unter Schwerkraft in einen Sperrtrichter fällt, aus welchem die verfestigte Schlacke partienweise aus dem Vergasungs­ system ausgeschwemmt oder ausgewaschen wird, wobei der Sperrtrichter und das Schlackenabkühlgefäß über ein oder mehrere Ventile verbunden sind. Gemäß der Erfindung umfaßt dieses Verfahren die Schritte des Erzeugens und Aufrecht­ erhaltens einer permanenten Gasblase oder eines permanenten Gaskopfes in dem Sperrtrichter, wobei der Druck der Gasblase niedriger ist als der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß, so daß ein anfängliches Abwärtsfließen von Wasser und Schlacke während des Öffnens der Ventile zwischen dem Sperrtrichter und dem Schlackenabkühlgefäß hervorgerufen wird.

Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum Durchführung des obigen Verfahrens, umfassend ein Schlacken­ abkühlgefäß, welches über ein oder mehrere Ventile mit einem Sperrtrichter verbunden ist, der an seinem Boden mit einem Auslaß versehen ist, sowie ein oder mehrere Ventile.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer perma­ nenten Gasblase oder eines permanenten Gaskopfes in dem Sperrtrichter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung kann die Gasblase in dem Sperrtrichter erzeugt werden dadurch, daß ein Rohr einer gewissen Länge in das Oberende des Sperrtrichters nach unten gerichtet einge­ setzt wird.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform besteht die Gasblase aus einem inerten Gas, beispielsweise aus Stickstoff.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung beispielsweise erläutert, in der eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Diese Figur ist eine Querschnittsansicht eines Schlackenabkühlgefäßes 1, welches mit einem Auslaß 2 ver­ sehen ist. Das Schlackenabkühlgefäß oder Schlackenabschreck­ gefäß 1 ist ein Teil einer Vergasungsanlage, und es ist unter einem Reaktor bzw. einer Vergasungszone angeordnet, in welchem bzw. in welcher teilweise Verbrennung durchge­ führt wird, und es ist mit dem Reaktor bzw. dieser Zone in irgendeiner für den gewünschten Zweck geeigneten Weise verbunden.

Die Vergasungszone ist aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt. Der Auslaß 2 des Schlackenabkühlgefäßes 1 ist mittels irgendeiner zweckentsprechenden Verbindungs­ leitung 3 mit einem Sperrtrichter 4 verbunden, der unter dem Schlackenabkühlgefäß 1 angeordnet ist. In der Leitung 3 sind ein oder mehrere Ventile 3 a vorgesehen.

In dem Sperrtrichter 4 wird eine permanente Gas­ blase bzw. ein permanenter Gaskopf 5 aufrechterhalten mit einem Druck, der niedriger als der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß 1 ist. Die Gasblase kann beispiels­ weise aus einem inerten Gas wie Stickstoff bestehen.

Die Gasblase kann dadurch hervorgerufen werden, daß ein Rohr 6 einer gewissen Länge in das Oberende des Sperrtrichters 4 nach unten eingesetzt wird. Der Sperr­ trichter 4 ist an seinem Boden mit einem Auslaß 7 ver­ sehen sowie einem oder mehreren Ventilen 7 a zum Abgeben der verfestigten Schlacke aus der Vergasungsanlage wäh­ rend eines Ausschwemm- bzw. Auswaschkreislaufes. Die Schlacke kann an irgendeine für den gewünschten Zweck ge­ eignete Einrichtung abgegeben werden (aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt).

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung ist wie folgt: Die flüssige Schlacke, die in der Vergasungsanlage während der teilweisen Verbrennung ge­ bildet wird, fällt in das Wasserbad oder in das Schlac­ kenabkühlgefäß 1, wo sie sich verfestigt.

Von dem Schlackenabkühlgefäß 1 fällt sie unter der Schwerkraft in den Sperrtrichter 4, aus welchem die verfestigte Schlacke partienweise aus der Vergasungs­ anlage herausgeschwemmt oder herausgewaschen wird. Es ist für den Fachmann des hier in Rede stehenden Gebietes er­ sichtlich, daß zu entsprechenden Zeitpunkten die Ventile 3 a und 7 a geöffnet bzw. geschlossen werden.

Während des Ausschwemm- bzw. Auswaschkreislaufes ist der Sperrtrichter 4 von der Vergasungsanlage getrennt, da die Ventile 3 a zwischen dem Schlackenabkühlgefäß 1 und dem Sperrtrichter 4 geschlossen sind, wohingegen die Ven­ tile 7 a am Auslaß des Sperrtrichters 4 geöffnet sind. Dem­ gemäß sammelt sich Schlacke, die in der Zwischenzeit er­ zeugt wird, in dem Schlackenabkühlgefäß 1 oberhalb der Ventile 3 a an und sie hat das Bestreben, an dem engen Raum gerade über diesen Ventilen 3 a eine Brücke oder Brücken zu bilden (dieser Raum ist als Brückenbildungsbereich A sche­ matisch dargestellt).

Gemäß der Erfindung bewirkt nach dem erneuten Ver­ binden des Sperrtrichters 4 mit der Vergasungsanlage durch Schließen der Ventile 7 a und Öffnen der Ventile 3 a, die Gasblase in dem Sperrtrichter 4, deren Druck niedriger als der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß 1 ist, ein anfängli­ ches Abwärtsfließen von Wasser und Schlacke, so daß im Be­ reich A vorhandene Brücken entfernt werden.

Es ist zu bemerken, daß die Gasblase auch einen schnellen Leistungstest der Ventile ermöglicht. Wenn das Volumen der Gasblase sich mit der Zeit ändert, ist dies eine Anzeige dafür, daß die Ventile leck sind.

Es ist weiter zu bemerken, daß der Druck der Gas­ blase in dem Sperrtrichter 4 höher sein kann als der Druck der Abgabeeinrichtung auf der Außenseite des Sperrtrichters 4. Auf diese Weise wird das Entleeren des Sperrtrichters 4 erleichtert und die Möglichkeit einer Brückenbildung am Aus­ laß 7 des Sperrtrichters 4 ist verringert.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderun­ gen möglich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch teilweise Verbrennung von feinzerteiltem festem, Kohlen­ stoff enthaltenden Brennstoff mit einem Sauerstoff enthalten­ den Gas in einem Reaktor, bei welchem während der teilweisen Verbrennung gebildete flüssige Schlacke in ein Wasserbad oder in ein Schlackenabkühlgefäß fällt, wo sie sich verfestigt und von welchem sie unter der Schwerkraft in einen Sperrtrichter fällt, aus welchem die verfestigte Schlacke partienweise aus der Vergasungsanlage ausgeschwemmt oder ausgewaschen wird, wobei der Sperrtrichter und das Schlackenabkühlgefäß über ein oder mehrere Ventile verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Sperrtrichter eine permanente Gasblase oder ein permanenter Gaskopf erzeugt und aufrechter­ halten wird, deren bzw. dessen Druck niedriger ist als der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß, so daß während des Öffnens der Ventile zwischen dem Sperrtrichter und dem Schlackenab­ kühlgefäß ein anfängliches Abwärtsfließen von Wasser und Schlacke hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblase dadurch erzeugt wird, daß ein Rohr einer ge­ wissen Länge in das Oberende des Sperrtrichters eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasblase aus einem inerten Gas besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein Schlackenabkühlge­ fäß (1), welches über ein oder mehrere Ventile (3 a) mit einem Sperrtrichter (4) verbunden ist, der an seinem Boden mit einem Auslaß (7) versehen ist und ein oder mehrere Ventile (7, 7 a) aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer permanenten Gasblase oder eines permanenten Gaskopfes in dem Sperrtrichter (4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Rohr (6) gewisser Länge, welches in das Oberende des Sperr­ trichters (4) eingesetzt ist.